生态修复网|【专家视角】马杰：污染场地土壤气被动采样技术研究进展( 五 ) 马杰1|2|3

近些年，具有更高强度和更低水分残留的吸附剂CarbopackTMX和CarbographTM5TD实现了商业化.这类吸附剂在保持很高疏水性的同时，实现了对1,3-丁二烯等具有极强挥发性和反应性的化合物的定量吸附[41] ，因此具有广阔的应用前景.
表1常见的VOCs吸附剂及其主要特征[41]
Table1CommontypesandcharacteristicsofsorbentsforVOCssampling[41]

文章图片

文章图片
4采样误差产生的原因
被动采样常见的误差来源包括：①饥饿效应；②吸附剂保留能力弱；③待测物脱附能力弱；④空白污染.
4.1饥饿效应
饥饿效应是指被动采样器从周边环境中捕集待测VOCs的速率比环境中VOCs的补充速率更快，这会使得总体采样速率受到VOCs补充速率的限制而无法达到采样器的理论采样速率，这会导致监测结果偏低.饥饿效应可以通过选用低采样速率的采样器或者增大采样器表面的气流速度的方法来解决.Mcalary等[17]研究发现，采样速率为0.1~1mL/min的被动采样器能够有效避免土壤气采样时的饥饿效应.不过，如果待测样品中目标VOCs的浓度较低，使用低采样速率的采样器可能导致采样时间过长，给实际的场地调查工作带来很多困难，甚至因意想不到的原因导致采样失败.
4.2吸附剂保留能力弱
当用弱吸附剂捕集强挥发性的VOCs时，已被吸附剂捕集的VOCs可能会发生逃逸(反向扩散)而损失，这会导致监测结果偏低.如果采样时间较长，待测物逃逸造成的影响会更加明显.通常可以选用捕集能力强的吸附剂来解决这一问题，不过强吸附剂往往也会吸附大量的水气，这也会给后续的气相色谱分析带来很多问题.
4.3待测物脱附能力弱
当用强吸附剂捕集弱挥发性的VOCs时，在样品脱附阶段，一部分待测物很可能无法被完全脱附而残留在吸附剂上，这部分残留的VOCs无法被气相色谱监测到，从而导致监测结果偏低，另外，残留的VOCs会通过缓慢释放干扰后续样品的检测.因此在选择吸附剂时，需要综合考虑待测物的保留能力和脱附能力，选择最合适的吸附剂.
4.4空白污染
空白污染是指在采样器准备、样品运输、样品储存、样品前处理过程中的操作失误导致吸附剂被污染，进而导致监测结果偏高.通过严格执行标准的采样流程，并增加全程序空白、现场空白、运输空白等方法以消除干扰.
5前沿研究方向
5.1被动采样的定量能力
通常认为被动采样是定性或者半定量方法.限制被动采样定量能力的主要原因是采样器捕集的VOCs的总质量与VOCs土壤气浓度之间的关系不明确.Mcalary等[15,43]比较了4种被动采样方法(管式采样器、SKCUltra徽章式采样器、RadielloTM径向采样器、WMS膜扩散采样器)和两种主动采样方法(采样罐和吸附管)对土壤气和室内空气的监测结果，他们在实验室可控条件下和现场条件下对这6种采样技术在不同VOCs浓度、温度、湿度、采样时长下的监测结果进行了对比，结果显示，在一定条件下被动采样与主动采样的结果具有显著相关性.只要采样器对目标VOCs的采样速率(而非土壤气中VOCs的补给速率)成为整个流程的限速步，那么被动采样可以做到准确定量[17-18].不过，这方面仍然需要更多的研究加以确证.VOCs在土壤中的补给速率取决于土壤的孔隙度和含水率，但这方面的机制仍然有待进一步研究.
5.2特殊目标化合物的被动采样方法
对低沸点、小分子化合物(如氯乙烯、氯甲烷等)进行被动采样在技术上仍然具有相当大的挑战.这类化合物的挥发性强，常规吸附剂对其吸附效果较弱，因此难以捕集，特别是当采样周期较长时很容易发生逃逸而造成检测结果偏低[37].